等离子技术原理ppt课件.ppt

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1、等离子技术原理1等离子体是物质的第四态（以H2O为例）要是把水蒸汽再加热，比方几千度、上万度地烧，会怎样呢？哈，哈──，这就是物质的第四态，等离子体状态！PLASMAGASLIQUIDSOLIDENERGYSlide2什么是等离子？等离子气体是一种高能热态气体，具有很高的温度和离子化特性，并因此具有导电性。等离子弧切割是利用电极与割嘴之间产生一个电弧经延时后传导至工件，从而电离等离子气体而产生等离子弧，等离子弧的热量将工件熔化，再通过等离子气和保护气的高速气流作用将熔化金属吹走，从而实现工件的切割。不同的金属对等离子弧有不同

2、的响应。碳钢会被氧化，所以常通过含氧等离子的放热作用来实现对碳钢的快速切割。不锈钢和铝材则是完全依靠等离子的热量来完成切割过程。因为等离子弧相对于氧气-乙炔焰切割过程会产生大得多的热量，所以等离子弧也能对不锈钢和铝材实现快速、清洁的切割。Slide3等离子的类型Slide4普通等离子弧的基本原理飞马特等离子弧的原理﹕首先，让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔﹐使其在孔道中产生机械压缩效应﹔同时﹐喷嘴中心安装有一个涡流环﹐等离子气在电离前就已产生强烈的涡流收缩效应﹐使等离子气聚焦成一束很细的气柱从喷中心喷出；最后，为了确保等离子

3、弧的温度不致持续升高而使等离子弧柱膨胀扩散，割枪内的循环冷却液又对喷嘴进行冷却，通过降低温度对弧柱再一次进行压缩并最终达到一种平衡。这3种效应对弧柱进行强烈压缩﹐在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下﹐使弧柱中心气体达到高度的电离﹐而构成电子﹑离子以及部分原子和分子的混合物﹐即等离子弧。等离子弧按导电方式可分为非转移型﹑转移型和混合型3种(见上图)。转移型等离子弧温度高(10000～52000℃)﹐有效热利用率高﹐主要用于切割﹑焊接和熔炼金属。切割的金属有铜﹑铝及其合金﹑不锈钢﹑各种合金钢﹑低碳钢﹑铸铁﹑钼和钨等。常用的切割气

4、体为O2、N2、H35、Air等。常用的电极为铈钨或钍钨电极﹐采用压缩空气切割时使用的电极为金属锆或铪。非转移型等离子弧温度最高可达18000℃﹐主要用于工件表面喷涂耐高温﹑耐磨损﹑耐腐蚀的高熔点金属或非金属涂层﹐也可以切割薄板金属材料﹐还可以作为金属表面热处理的热源。混合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊接和粉末堆焊。Slide5等离子处理过程等离子处理气体电离电弧压缩热能动能金属材料的熔融喷出物尖端快速的被冷却=弧压缩电弧中心的温度(15,000to35,000°C)=融化金属材料高速等离子射流=融化的金属材料通过割缝喷出

5、-DCSlide6等离子弧处理过程等离子弧压缩_++_自由弧20000K300k2000K10000K5000K_++_等离子弧压缩20000K300k2000K10000K5000KSlide7等离子弧处理过程电极类型平嘴电极锆(Zr)or铪(Hf)弹坑氧化层熔点汽化点ZrZrO21850437027005000HfHfO22220460054002750氧化气体尖嘴电极钨(W)W34005660非氧化气体铜座平嘴电极Slide8等离子处理过程切割气体类型单一等离子气等离子气等离子气+保护气等离子气保护气等离子气+水雾保护

6、等离子气水Slide9侧向风速对等离子体射流形貌的影响Slide10等离子气辅助气气流示意图Slide11N2/H2O等离子主要用于有色金属的切割Slide12海宝等离子割枪及消耗件海宝的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较长的孔道长度并加强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电弧的功率密度增大。但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，实际用于切割的有效能量要要比电源输出的功率小很多，其损失率一般在35%~50%之间，Slide13飞马特XT系列割枪及消耗件飞马特的切割喷嘴采用了较小的喷嘴孔径、较高的工作气

7、压来提高喷嘴有效断面内通过的电流，同样达到了增大电弧的功率密度之目的并大大减少了电弧的功率损失，从而实现了更经济的切割。Slide14飞马特等离子割枪XT-300SL100SVXT-301Slide15飞马特重型割枪PCM6BM200U51Slide16SL-100割枪内部示意图小机型机用割枪（Cutmasterseries）9-8213Pat.Pend.300VDCLVArcStartedSlide17应用于板材切割与数控结合可进行各种花样切割Slide18应用于机器人Slide19AutomatedPlasmaTherm

8、adyneChinaTrainingNovember2009THANKYOUSlide20